内容正文:
10.3 物体的浮沉条件及应用
像“泰坦尼克”号这样的钢铁巨轮为什么能浮在海面上?
撞上冰山后, 为什么会沉没?
学习目标
1.理解物体浮沉的条件。
2.知道轮船、气球、潜水艇,海底打捞的浮沉条件。
3.能利用浮沉条件解决有关问题。
4.通过对轮船,气球,潜水艇,海底打捞的学习,能把所学知识运用到其它有关浮力利用的问题上,培养学生的知识迁移能力。
一、物体的浮沉条件
在水里,许多东西能浮在水面,比如乒乓球、木块,石蜡等;也有许多东西沉到水底,比如石头、硬币、橡皮等;那么物体的浮沉取决于什么呢?
浸没在液体中的物体,受到两个力:竖直向下的重力和竖直向上的浮力。根据浮力跟重力的大小的关系,物体的浮沉存在三种情况。
一、物体的浮沉条件
物体在液体中的沉浮取决于物体所受的浮力和重力的大小。
通过改变重力或浮力的大小,可以改变物体的浮沉状态。
当F浮>G 时, 物体上浮
当F浮<G 时, 物体下沉
当F浮=G 时, 物体处于悬浮或者漂浮状态
悬浮
上浮
下沉
F浮
G
F浮
G
F浮
G
F浮
G
漂浮
一、物体的浮沉条件
水面
G物
F浮
F浮
G物
下沉
上浮
两个过程:
F浮< G物
物体下沉
F浮>G物
物体上浮
一、物体的浮沉条件
三个状态:
F浮=G物
物体漂浮
F浮= G物
物体悬浮
F浮<G物
物体下沉到水底
G物
F浮
水面
F浮
G物
G物
F浮
漂浮
悬浮
下沉到水底
一、物体的浮沉条件
由于浸没在液体中的物体,其排开液体的体积跟物体自身的体积相等,因此物体所受的浮力跟重力的大小的关系,也可以用物体的密度跟液体密度的大小关系来描述。
一个实心物体浸在液体中,你能否根据物体密度与液体密度之间的关系,对物体的浮沉作出判断?
一、物体的浮沉条件
G
F浮>G 上浮
F浮
G
F浮<G下沉
F浮
下沉:由F浮<G可得:
ρ液 gV排< ρ物 gV物
因为 V排= V物
所以 ρ液 < ρ物
上浮:由F浮>G可得:
ρ液 gV排>ρ物 gV物
因为 V排= V物
所以 ρ液 > ρ物
一、物体的浮沉条件
G
F浮
F浮=G悬浮
F浮
G
F浮=G漂浮
漂浮:由F浮=G可得:
ρ液 gV排=ρ物 gV物
因为 V排< V物
所以 ρ液>ρ物
悬浮:由F浮=G可得:
ρ液 gV排=ρ物 gV物
因为 V排= V物
所以 ρ液= ρ物
一、物体的浮沉条件
总结归纳浮沉条件:
漂浮 F浮=G V排<V物 ρ液>ρ物
悬浮 F浮=G V排=V物 ρ液=ρ物
上浮 F浮>G V排=V物 ρ液>ρ物
下沉 F浮<G V排=V物 ρ液<ρ物
一、物体的浮沉条件
简单的说,浸在液体中的物体的浮和沉,取决于所受的浮力和重力的合力的情况。还可以通过改变液体和物体密度来改变物体的浮沉状态。
将新鲜的鸡蛋分别浸入盛有水和浓盐水的容器中,观察鸡蛋在容器中的位置。
想想做做
二、浮力的应用
人类从远古时代就开始利用浮力了,最初可能是抱住或骑在一段树干上顺水漂流,这是人类最早的航行方式。独木舟就是人类利用密度小于水的木材制成的。后来人们发明了船,它能承载更多的人和物。据记载,1405年郑和下西洋时乘坐的木船长约147 m,是当时世界上最大的木船。
独木舟
二、浮力的应用
轮船是用钢铁制造的,钢铁的密度远大于水,怎样用沉重而坚硬的钢铁制造成可以承载那么多货物的船呢?
用橡皮泥做成能承载重物的小船,使它漂浮在水面上。
想想做做
二、浮力的应用
把橡皮泥捏成瓢状放在水面,虽然它所受的重力没有改变,但是排开的水较多,因而受到较大的浮力,所以能漂浮在水面上。轮船就是根据这个道理制造的。
轮船的大小通常用排水量来表示。排水量就是轮船装满货物时排开水的质量。
如一艘轮船,它的排水量是1×104 t,说明此船满载时,货物质量和船身质量之和为1×104 t。
二、浮力的应用
工作原理:靠改变自身重力上浮和下潜。
模拟潜水艇:用注射器向密封的瓶内打气,将瓶内的水排出,瓶向上浮起
潜艇
潜水艇
二、浮力的应用
工作原理:靠空气浮力升空
内部充有小于空气密度的气体
气球和飞艇
二、浮力的应用
密度计是一种什么仪器?它的刻度有什么特点?
测量液体密度的仪器,刻度是上小下大,上稀下密。
密度计的工作原理是什么?
物体漂浮在液面上的条件F浮=G
密度计浸入液体中越深,说明
液体的密度是越大还是越小?
越小
密度计
课堂练习
1.小明把一个吸管的